Sturm „Hendrik“, Oktober 2021 (Deutschland)
25. Oktober 2021 – Report No. 1
Autor: Bernhard Mühr
1. Zusammenfassung
Der erste veritable Sturm der Herbst- und Wintersaison 2021/2022 überquerte am 21. Oktober mit seinem Sturmfeld Mitteleuropa und beeinflusste insbesondere die zentralen Landesteile Deutschlands. Selbst im Flachland traten vereinzelt Orkanböen auf, wie zum Beispiel in Dresden-Klotzsche mit 119 km/h; die stärkste Windböe verzeichnete die Station auf dem Gipfel des Feldbergs im Schwarzwald mit 166 km/h. Zahlreiche Bäume stürzten um und beschädigten einige Oberleitungen, für mehrere Zehntausend Einwohner fiel der Strom aus. Im Straßen- und Schienenverkehr kam es zu erheblichen Einschränkungen. Wenngleich der Sturm für Oktober als durchaus ungewöhnlich und heftig bezeichnet werden kann – etliche Stationen registrierten neue Rekord-Windgeschwindigkeiten für den Monat Oktober – zählt er doch nicht zu stärksten Herbst- und Winterstürme der vergangenen 40 Jahre.
2. Meteorologische Informationen
2.1. Großräumiges Strömungsmuster über Europa
Zu Beginn der dritten Monatsdekade des Oktober 2021 erstreckte sich ein Langwellentrog vom Nordmeer über Schottland und Irland mit seiner Achse südwestwärts bis ins Seegebiet zwischen den Azoren und Portugal. An seiner Vorderseite etablierte sich eine stramme südwestliche Strömung über Mitteleuropa, mit der am 20. Oktober 2021 sehr milde Luft nach Deutschland gelangte. Die Tageshöchstwerte der Temperatur lagen überall zwischen 15 und 20 °C, in der Südosthälfte des Landes auch darüber; in Baden-Württemberg verzeichnete Sachsenheim 22.6 °C.
Als steuerndes Zentraltief befand sich „Hendrik III“ mit seinem Zentrum vor der Westküste Mittelnorwegens. Weit im Südwesten trat unweit der Trogspitze bereits das Randtief „Hendrik II“ in Erscheinung. Der Südteil des Troges schwenkte im Tagesverlauf zügig ostwärts, währenddessen reifte das Randtief kräftig heran und lag am Abend, 18 UTC, mit seinem Zentrum und einem Kerndruck von unter 990 hPa über dem Westausgang des Ärmelkanals (Abbildung 5, links).
Auf der Trogvorderseite konnte sich das Bodentief „Hendrik II“ auch während der Nacht noch weiter verstärken. Am nächsten Morgen, 21. Oktober 2021, 06 UTC, befand sich das Zentrum des Randtiefs mit einem Druck von etwa 980 hPa bereits im Bereich Deutsche Bucht / Kieler Bucht. Südlich des Kerns erreichte der horizontale Bodenluftdruckgeradient seine größten Werte. Kurz nach Mitternacht traten die ersten schweren Sturmböen über dem Nordosten Frankreichs auf und verlagerten sich mit dem Tief über den Süden der Niederlande und Belgien hinweg bis in den Westen Deutschlands.
Der riesige steuernde Zentraltiefkomplex, von dem sich ein Bodentrog bis nach Ostfinnland und Nordwestrussland vorarbeitete, änderte seine Ausdehnung und Intensität kaum. Mit einem Kerndruck von unter 965 hPa erwies sich „Hendrik III“ vor Westnorwegen auch am 21. Oktober als quasi-stationär (Abbildung 5). Das Randtief war mit seinem Zentrum um 12 UTC bereits bei Gotland angelangt, weitere 6 Stunden später um 18 UTC konnte „Hendrik II“ bereits über den Alandinseln bzw. dem äußersten Südwesten Finnlands analysiert werden, wo es sich schließlich dem riesigen skandinavischen Zentraltiefkomplex anschloss (Abbildung 5, rechts).
Das Satellitenbild (Abbildung 2) vom 21. Oktober 2021 zeigt zum einen den Wolkenwirbel des steuernden Zentraltiefs, der sich aus dem Zentrum des Tiefs „Hendrik III“ vor Westnorwegen spiralförmig herauswindet, und zum anderen den Wolkenwirbel des Tiefs „Hendrik II“, das sich zum Aufnahmezeitpunkt mit seinem Rotationszentrum über der südwestlichen Ostsee befand.
Die zellulare und aufgelockerte Struktur der Bewölkung über dem Nordmeer und der Nordsee weist auf hochreichend labil geschichtete Kaltluft hin, die dort an der Westflanke von „Hendrik III“ südwärts vorstößt. Als wolkenloses Gebiet tritt im Lee des norwegischen Gebirgen ein ausgeprägter Föhneffekt eindrucksvoll in Erscheinung.
In der Analyse der 300 hPa-Geopotentialfläche und der dort auftretenden Windgeschwindigkeiten zeichnen sich die höchsten Werte mit über 200 km/h um 06 UTC am 21. Oktober 2021 über der Mitte Deutschlands und dem Baltikum ab (Abbildung 3, oben). Der Jetstreams biegt über Polen antizyklonal um und weist auf die dort noch lagernde Warmluft hin, die tags zuvor in Deutschland für die hohen Tagesmaxima der Temperatur verantwortlich zeichnete. 6 Stunden später hat der in der gesamten Troposphäre windstärkste Bereich Deutschland bereits ostwärts verlassen. Die Lage des Randtiefs „Hendrik II“ markieren die trogartigen Ausbuchtungen der 8720 gpm-Isohypse (um 06 UTC über Nordwestdeutschland) und der 8640 gpm-Isohypse (um 12 UTC über der südlichen Ostsee). Zu beiden Zeitpunkten illustriert Abbildung 3 (unten) zusätzlich Ausdehnung und Lage des Böen-Windfeldes in 10 Meter über Grund, wie sie das Arpege-Modell jeweils zusammen mit dem auf Meeresniveau reduzierten Bodendruck analysiert hat. Als Farbflächen treten einerseits die ausgedehnten und recht homogenen Windfelder über dem Nordatlantik und der Nordsee an der West- und Südwestflanke von „Hendrik III“ in Erscheinung, andererseits über Land und kleinräumiger das Sturmfeld an der Südseite von „Hendrik II“.
2.2. Das Sturmtief „Hendrik II“
2.2.1 Windvorhersage mit dem Modell ICON D2
Die Prognosen der am 21. Oktober 2021 von 00 bis 24 UTC zu erwartenden maximalen Spitzenböen mit dem Modell ICON D2 und Initialisierungszeitpunkt 00 UTC zeigen eine qualitativ und quantitativ recht gute Übereinstimmung mit den späteren Analysen und Messwerten. Die größten Windgeschwindigkeiten (90 bis 120 km/h in Böen) waren in einem breiten Streifen über der Mitte Deutschlands zu erwarten, vor allem in Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz, Saarland, Hessen, dem Norden Baden-Württembergs und Bayerns, in Thüringen, Sachsen sowie im Süden von Sachsen-Anhalt und Brandenburg. Sturmböen (ab 75 km/h) schienen nahezu im ganzen Land möglich, während sich Orkanböen (ab 118 km/h) auf die höchsten Lagen der Mittelgebirge beschränken sollten. Umgerechnet in Warnstufen mit der hier zugrunde gelegten Einteilung (Warnstufe 1: 80 bis 100 km/h in Böen, Warnstufe 2: 100 bis 120 km/h in Böen) lag die Warnstufe 2 zumindest in einigen Gebieten in der Mitte Deutschlands durchaus im Bereich des Möglichen. Vergleichsweise windschwach sollte der Tag hingegen in Teilen des Oberrheingrabens, in den Gebieten südlich der Donau sowie verbreitet in Norddeutschland verlaufen.
2.2.1 Wetterverlauf am 21. Oktober 2021
Vereinzelt lagen die im Flachland gemessenen Spitzenböen über den erwarteten Modellwerten. Kleinräumige atmosphärische Strukturen machten aber offenbar auch in Bodennähe deutlich höhere Windgeschwindigkeiten möglich. Im Bereich von kräftigen Schauern und Gewittern in der nachströmenden zunehmend kälteren und labil geschichteten Meeresluft setzten sich die höheren Windgeschwindigkeiten der freien und oberen Atmosphären nicht selten bis in Bodennähe durch. Eine Messung am Baden-Airpark ergab niedertroposphärisch (850 hPa) Windgeschwindigkeiten von nahezu 80 kt, das sind rund 150 km/h (nicht gezeigt).
Gewitter traten am frühen Morgen vor allem über der Norddeutschen Tiefebene auf (Abbildung 7), wo allerdings deren windverstärkende Wirkung in Bodennähe angesichts wesentlich schwächerer Höhenwinde in der Nähe des Tiefkerns weitgehend ausblieb. Anders hingegen in Thüringen und Sachsen, dort erreichte der Wind vereinzelt auch in tieferen Lagen in Böen orkanartige Geschwindigkeiten oder Orkanstärke.
Der zeitliche Verlauf von Temperatur, Luftdruck und Wind zeigt das beim Durchzug eines Tiefdruckgebietes und seiner bestens ausgeprägten Kaltfront typische Aussehen. An der Station des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMK) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in rund 60 Meter Höhe über Grund wurde bereits am 19. Oktober 2021 der hohe Luftdruck langsam abgebaut (Abbildung 8, Mitte). Gleichzeitig verstärkte sich am 20. Oktober 2021 mit allmählich auffrischendem Südwestwind (in Böen bis 16 m/s bzw. 58 km/h) die Warmluftzufuhr und die Temperatur konnte Werte jenseits der 20-Grad-Marke erreichen (Abbildung 8, oben). Die Nacht zum 21. Oktober blieb angesichts des beständigen Windes (und vieler Wolken) ungewöhnlich mild. Gegen 02 UTC erreichte die Kaltfront den Messort und der Luftdruck seinen tiefsten Wert (Abbildung 8, Mitte). Innerhalb von 48 Stunden fiel der Luftdruck in Karlsruhe um rund 30 hPa. Mit Passage der Kaltfront legte der Wind innerhalb von 1 bis 2 Stunden kräftig zu und in Böen wurden zwischen 04 und 06 UTC auf dem Dach des Institutsgebäudes in Karlsruhe maximale Böen von 35 m/s (126 km/h) registriert (Abbildung 8, unten) . Auch der Luftdruck stieg kräftig, die Werte lagen um 12 UTC bereits 14 hPa höher als noch am Morgen.
2.2.2 Messwerte und Rekorde
Während die ersten Sturmböen etwa gegen 01 UTC am 21. Oktober 2021 ganz im Westen von Rheinland-Pfalz und im Saarland auftraten, legte der Wind während der Morgenstunden rasch nach Osten fortschreitend an Intensität zu und erreichte in Böen nicht selten Bft 10 oder 11 (Abbildung 9 und Tabelle 1). Auch tagsüber blieb der Wind im mittleren Landesdrittel zunächst stürmisch und in Böen konnten fast überall Werte von 90 bis 120 km/h gemessen werden. Über die Gipfel von Schwarzwald, Schwäbischer Alb, Pfälzer Wald, Rhön, Bayerischem Wald, Rothaargebirge und Erzgebirge fegte der Wind in Orkanstärke hinweg (Abbildung 9). Auch im Flachland verzeichnete die Station in Dresden-Klotzsche mit 119.2 km/h eine Orkanböe. Die gab es auch auf dem Brocken im Harz, werden aber angesichts von Datenlücken bzw. einem zeitweisen Messausfall in Abbildung 9 nicht dargestellt. Ab etwa 14 UTC flaute der Wind schließlich auch in den östlichen Landsteilen deutlich ab.
Wenig überraschend erreichte der Wind in Böen gebietsweise im Alpenvorland nicht die Schwelle zu „Sturm“, die bei 75 km/h liegt. Ungewöhnlicher erscheint dagegen der vergleichsweise windschwache Norden des Landes – abgesehen von den Küsten – wo ebenfalls vielfach keine Sturmböen auftraten. Dort ließ der schwache Luftdruckgradient in der Nähe des Tiefdruckzentrums keine stärkeren Windgeschwindigkeiten zu.
Tabelle 1 gibt Auskunft über die 20 Stationen im Messnetz des Deutschen Wetterdienstes mit den höchsten Windgeschwindigkeiten, die in Böen am 21. Oktober 2021 gemessen wurden.
Tabelle 1: Auswahl gemessener Spitzenböen an Stationen des Deutschen Wetterdienstes am 21. Oktober 2021. Daten: DWD
Einige Stationen in Deutschland erzielten neue Rekordwerte der Spitzenböen für den Monat Oktober (Abbildung 10). Darunter sind auch Stationen, die über eine durchaus beachtliche Länge der Beobachtungsreihe verfügen. So stellte zum Beispiel die Station Lautertal-Oberlauter in Bayern mit 97.9 km/h einen neuen Böenrekord auf, die Messreihe dort besteht seit 50 Jahren. Besondere Erwähnung verdient allerdings der Messwert von Dresden-Klotzsche mit 119.2 km/h, eine Orkanböe, wie sie dort in den 46 Jahren zuvor noch nicht beobachtet wurde.
3. Historische Einordnung und Auswirkungen
3.1. Das Sturmtief „Hendrik“ im Vergleich mit früheren Stürmen
Für eine Bewertung der Intensität des Orkantiefs „Hendrik“ können zum einen Schadendaten herangezogen und analysiert werden, zum anderen eignet sich auch eine eingehendere Untersuchung der gemessenen Windgeschwindigkeiten im Messnetz des Deutschen Wetterdienstes.
In Tabelle 2 sind einige Kenngrößen der Windmessungen an allen verfügbaren Stationen des Deutschen Wetterdienstes für alle Tage des Zeitraums 01. Februar 1979 bis zum 25. Februar 2020 zusammengestellt. Ein Tag umfasst dabei jeweils den Zeitraum von 00:00 bis 23:59 UTC. In die Auswertung gelangten dabei jeweils die maximalen Böen eines Tages. Aus der Anzahl der verfügbaren Stationen lässt sich auf einfache Art der arithmetische Mittelwert aus den Messwerten der Spitzenböen aller Stationen berechnen, genauso der Median. Eine weitere Größe steht mit dem deutschlandweiten Spitzenwert der Windböe – meist einer Bergstation – zur Verfügung. Darüber hinaus können Perzentilen für die Windgeschwindigkeiten angegeben werden; hier kommt das 75% Perzentil zur Anwendung, der Wert, oberhalb dessen 25% der Stationen höhere Böengeschwindigkeiten aufwiesen. Analog wird mit dem 90% Perzentil verfahren.
Beim Orkan „Vivian“ vom 26. Februar 1990, dem Spitzenreiter in dieser Zusammenstellung, konnten 10% der Messstationen in Deutschland (Anzahl: 19) höhere Böengeschwindigkeiten als 146.2 km/h registrieren. Bei 25% aller Stationen lag die maximale Windgeschwindigkeit bei mehr als 129.6 km/h. Tabelle 4 zeigt die 30 Stürme in Deutschland mit dem höchsten 90% Perzentil der letzten 41 Jahre. Das Sturmtief „Hendrik“ findet hier keinen Platz mehr in der Top30-Liste. Das 90% Perzentil vom 21. Oktober 2021 liegt bei 109.1 km/h.
Allerdings sei darauf hingewiesen, dass Orkantiefs in vielen Fällen mit ihrem Sturmfeld Deutschland nicht exakt innerhalb eines Kalendertages überqueren. Sturmfelder erfassen meist zunächst die Nordwesthälfte Deutschlands und am Folgetag erst die Südosthälfte. So gelangen jeweils noch oder bereits wieder windschwache Bereiche in die Auswertung und können zu einer Unterschätzung der tatsächlichen Intensität des Sturm- bzw. Orkandtiefs führen. Die berechneten Kenngrößen können zwar einen Kalendertag hinsichtlich des Windes objektiv und vergleichbar charakterisieren, zur exakten Bewertung der Intensität eines Orkantiefs bedürfte es allerdings der Untersuchung über die gesamte Einwirkdauer der jeweiligen Sturmfelder.
Tabelle 4: Zusammenstellung einiger Kenngrößen der nach dem 90% Perzentil stärksten Stürme im Zeitraum vom 01. Februar 1979 bis 21. Oktober 2021 (Auswahl). Eigene Berechnungen. Datengrundlage: DWD
3.2. Klimatologische Kurzbetrachtung nordatlantischer Orkantiefs
Das National Weather Service Ocean Prediction Center (NWS OPC) untersucht die Entwicklung von Orkantiefs mit Windgeschwindigkeiten jenseits von 65 kt (120 km/h) auf dem Nordatlantik. Jeweils im Zeitraum vom 1. Juni eines Jahres bis zum 31. Mai des Folgejahres werden nicht-tropische Tiefdruckgebiete erfasst, die Orkanstärke erreichen.
Die Hauptsaison atlantischer außertropischer Orkantiefs dauert von Anfang Dezember bis Mitte März (Abbildung 11). Die rote Kurve repräsentiert die Anzahl der Orkantiefentwicklungen am betreffenden Tag, die schwarze Kurve beschreibt den gleitenden Mittelwert. Leider liegen über den zugrunde liegenden Bezugszeitraum keine Angaben vor.
Das Sturmtief “Hendrik” entwickelte sich recht früh in der Saison und weit vor dem eigentlichen klimatologischen Höhepunkt der allwinterlichen Sturm- bzw. Orkantiefaktivität (Ende Januar bis Mitte Februar). Das macht „Hendrik“ zu einem für den Monat Oktober zwar ungewöhnlich kräftigen Sturmtief, insgesamt blieb seine Intensität aber weit hinter denen früherer Sturmereignisse zurück und kann nicht als extrem bezeichnet werden.
3.3. Kurzübersicht der Auswirkungen von Sturmtief „Hendrik“
- Zeitweise bis zu 55.000 Personen ohne Strom
- Einstellung Bahn-Regionalverkehr in Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen
- Einstellung des Fernverkehrs der Deutschen Bahn in NW
- Ausfälle und Verspätungen der Deutschen Bahn in SL, HE, RP, BW, BY
- Eingeschränkter Fährverkehr mit den Nordfriesischen Inseln
- Zahlreiche Verkehrsunfälle durch Astbrüche / umgestürzte Bäume, BAB 61 bei Speyer gesperrt wegen mehrerer umgekippter LKWs
- Sturmflut Hamburg / St. Pauli: Pegelstand 884 cm Donnerstag 18 Uhr (MHW: 713cm)
- Mutmaßlicher Tornado bei Kiel, mehrere Häuser völlig zerstört
- Mindestens 1 Todesfall, mehrere Verletzte
- Zerstörtes Windrad bei Kastellaun (Rheinland-Pfalz)
- Frankreich: 250.000 Einwohner ohne Strom, Tschechien: 60.000 Einwohner ohne Strom
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